纳米羟基磷灰石/胶原/磷酸丝氨酸仿生复合骨组织工程支架材料的制备及表征

制备仿生型骨组织工程支架复合材料, 观察并分析支架的结构特征、矿化性能、细胞相容性及体内骨修复性能. 将纳米羟基磷灰石粉体、胶原蛋白溶液和磷酸丝氨酸按比例混合, 搅拌均匀, 再进行交联处理, 最后冷冻干燥得到支架材料. 所制备的复合支架材料具有三维多孔的微观结构; 在模拟体液中的矿化产物其形态受复合材料中有机成分的调控; 该复合支架具有良好的生物相容性, MC3T3-E1细胞在支架上黏附、拓展并可与材料相互作用; 植入骨缺损12周后能够促进新骨形成. 纳米羟基磷灰石-胶原蛋白-磷酸丝氨酸(nHA-COL-PS)支架材料是性能良好的组织工程支架材料, 可用于骨缺损的修复.     

可控释淫羊藿苷的仿生组装骨诱导修复材料

中药来源的植物黄酮淫羊藿苷具有良好的成骨药理活性, 其来源广泛、价格低廉、性质稳定, 有望作为一种新的成骨因子应用于骨组织工程研究. 本研究采用原位复合和冷冻干燥技术, 探索性地仿生构建了淫羊藿苷-壳聚糖/羟基磷灰石(淫羊藿苷-CS/HA)复合材料, 并对其物理特征、力学性能、体外细胞相容性、药物控释行为和原位骨缺损修复进行了研究. 结果表明: 淫羊藿苷载药过程对CS/HA复合材料的物理结构无显著影响, 对其力学性能的影响与载药剂量相关; 该材料细胞相容性良好, 可诱导人骨髓间充质干细胞向成骨方向分化; 在体外释药缓慢, 对所载淫羊藿苷的控释时间可达90 d以上; 另外, 体内骨修复试验亦证明该材料具有良好的骨传导性和骨诱导活性, 能有效填充骨缺损并促进早期成骨. 这些结果都说明淫羊藿苷-CS/HA复合材料是一种理想的骨组织工程诱导修复材料, 其制备方法可为载药支架材料研究提供新的思路.     

可控降解性能的生物活性玻璃的制备及其生物活性研究

生物活性玻璃和生物陶瓷材料因其优异的生物相容性而引起广泛关注, 然而现有材料的生物降解性能限制了其在骨组织工程领域的应用. 通过高温熔融法制备了硼硅酸盐生物活性玻璃, 研究显示此类玻璃不仅表现出良好的生物相容性和生物活性, 且在体外含磷溶液中具有完全降解的特性, 降解速率可由玻璃的成分加以控制. XRD和FTIR等实验结果表明, 硼硅酸盐生物玻璃的降解产物为碳酸羟基磷灰石, 接近于人体骨的无机矿物成分.     

羟基磷灰石涂层表面蛋白质吸附研究及其对细胞黏附和成骨分化的影响

<正>通过等离子体喷涂的方法在纯钛表面修饰羟基磷灰石涂层,可有效促进成骨分化并加速骨再生.生物材料表面吸附的蛋白质对后续细胞行为起着至关重要的作用,然而其潜在机理还有待研究和证实.本研究检测了羟基磷灰石涂层(HA-Ti)和纯钛表面(Ti)吸附蛋白质层的性质,研究了蛋白质     

载银羟基磷灰石抗菌涂层抗菌性能及对成骨细胞影响的体外实验

为研究真空等离子喷涂的载银羟基磷灰石(HA)涂层的抗菌及成骨传导性能, 采用真空等离子喷涂技术制备载银羟基磷灰石(HA/Ag)涂层, 并对其银离子的缓释、对细菌生物膜生长的影响以及对成骨细胞的早期黏附及矿化能力影响进行检测. 结果表明, 该涂层银离子释放浓度大于抗菌有效浓度且未达到细胞毒性浓度; 与单纯HA涂层比较, HA/Ag涂层表现出良好的抗菌性能, 并对成骨细胞早期黏附及矿化能力具有同样的促进作用. 真空等离子喷涂的HA/Ag涂层具有良好的抗菌及骨传导性能, 可作为骨科内植物表面涂层材料进一步研究.     

生物活性硼硅酸盐多孔支架的体外活性及细胞毒性

在硼酸盐玻璃(R₂O-RO-B₂O₃-SiO₂-P_2O5)系统中, 用不同硼含量的玻璃粉末, 采用泡沫浸渍法制备4种组分的多孔支架, 对这些支架的体外生物活性、可降解性能及细胞毒性进行研究. 结果表明, 不同硼含量的玻璃粉均能制备成支架, 其气孔率为73%~80%, 孔径200~300 μm, 孔间连通性良好. 在0.02 mol/L K₂HPO₄溶液中浸泡后, 支架均能转化为羟基磷灰石, 具有优良的生物活性, 其中组分为D-Alk-2B, D-Alk-3B的支架在浸泡7 h后, 表面形成羟基磷灰石, 并全部被羟基磷灰石层所覆盖, 证实了支架有很高的生物活性. 在细胞黏附实验中, 支架上的细胞黏附生长良好, 形态舒展, 伪足明显, 仅D-Alk-3B组分的支架在体外降解过程中所释放的硼在局部区域累积后对细胞增殖产生了一定的抑制作用, 但支架浸提液经适当稀释后(稀释比例为1:8), 生物相容性明显改善. 因此, 经过适当预处理, 这一系列硼硅酸盐玻璃多孔支架有可能应用于骨组织工程.     

钛合金表面纳米结构对成骨细胞黏附的促进作用

采用塑性变形和化学处理方法在Ti6Al4V合金上制得一种新型多孔纳米晶体的表面结构特征, 通过体外实验研究了成骨细胞在纳米Ti6Al4V 合金表面的黏附情况. 将原代培养的大鼠成骨细胞与纳米表面、光滑表面钛合金共培养, 分别通过荧光显微镜、扫描电子显微镜及RT-PCR分析等, 观察成骨细胞在不同材料表面的黏附生长情况. 结果表明: 与普通钛合金相比, 纳米表面钛合金早期就能使成骨细胞伪足伸展良好, 促进成骨紧密贴壁和早期融合; 与细胞黏附相关的Integrin β1的表达也高于普通钛合金, 这为将纳米技术应用到人工关节等植入器械领域提供了新的方向.     

生物镁锌合金体内对心肝肾脾的生物相容性

骨内固定的可降解材料尚未涉及金属基材料, 机械性能差, 难以在骨承载部位发挥作用. 研制出全营养素组成的镁锌合金, 将其制成棒状物植入新西兰兔股骨髓腔, 旨在探讨该金属合金在体内是否能降解, 降解产物对骨、心、肝、肾和脾的功能影响. 将镁锌合金植入新西兰兔股骨远端髓腔, 与对侧仅建立骨隧道的股骨侧比较. 通过 X 光片、扫描电子显微镜和元素能谱分析镁锌合金降解机制; 测定外周血镁、肝肾功能和心肌酶谱含量, 将心、肝、肾和脾制成病理切片, 在组织学上分析材料对动物重要脏器及功能的影响. 结果表明镁锌合金在股骨髓腔内能降解, 术后14周约降解87%; 镁锌合金降解后血镁、肝肾功能和心肌酶谱与术前相比无统计学差异, 心、肝、肾和脾在组织学上的细胞结构无改变. 揭示镁锌合金在骨组织内能降解, 其降解产物对心、肝、肾和脾具有良好的生物相容性, 继续深入研究镁锌合金在体内体外的降解机制将给骨组织材料的选择提供新思路.     

单/双壁碳纳米管-层状金属氧化物片层交织结构的三维纳米复合材料

将一维的碳纳米管与二维的片层材料组合形成多级有序的三维纳米结构材料, 可获得许多奇特的新性能. 目前将碳纳米管分散在基体中形成了多种复合材料, 发现其力学、电学、磁学、热学以及输运性能都呈现了显著的增强, 但是在基体中均匀地分散碳纳米管往往是材料组装过程中的核心问题. 发展有效可控的一维/二维材料有序组装方法是获得高性能材料的关键. 碳纳米管生长结束后, 在表面活性剂、生物大分子辅助下超声、剪切、搅拌等是其分散常用的方法. 如果能利用碳纳米管生长过程中借助特殊结构的催化剂及工艺对碳纳米管的排列及分散进行原位控制, 这样就有望一步获得碳纳米管高度分散、多级有序、高性能的三维纳米复合材料. .....     

静高压对Al/Fe-Mo-Si-B纳米合金多层复合材料的影响

工作已取得较大的进展.将这种薄带纳米合金与具有较好韧性的金属粘接,制成金属/纳米合金多层复合材料,既具有较好的力学性能,又不破坏纳米合金的结构和性能,因而有利于纳米合金材料的实际应用.研究静高压在多层复合材料的制备过程中对纳米晶体的形成、性能、金属/纳米合金界面相的形成及扩散反应速率的影响,在理论研究上和实际应用上都具有重要的意义.     

高性能轮胎用橡胶纳米复合材料的制备与性能

"节油、安全"的高性能轮胎已成为世界汽车轮胎的发展趋势.构成轮胎的橡胶复合材料中,胎面胶、钢丝圈垫胶和气密内衬层胶等高性能纳米复合材料是发展节油轮胎的关键材料.胎面胶是轮胎与路面直接接触的部分,要求具有低滚动阻力、高抗湿滑性能和优异的耐磨性;钢丝圈垫胶位于钢丝圈上端,起到填充和加强胎圈的作用;气密内衬层胶贴覆在轮胎内表面,起到保持轮胎气压的作用.本文主要介绍了近年来胎面胶用白炭黑/橡胶纳米复合材料、钢丝圈垫胶用针状硅酸盐/橡胶纳米复合材料、气密内衬层胶用黏土/橡胶纳米复合材料,以及含碳纳米管和石墨烯增强的新型橡胶纳米复合材料的制备方法、性能特点及应用状况,并对将来的发展进行了展望.     

Ti-Si-O多孔玻璃在低烧结温度下的析晶现象

随着溶胶-凝胶制备技术的发展,具有纳米级微孔的多孔二氧化硅玻璃作为纳米复合的担体,已显示出其独特的优势.将活性组元植入微孔中所得复合材料,在光学非线性、传感、电子材料等领域有着巨大的潜在应用价值.采用溶胶-凝胶技术可以在纳米尺度上将活性组元分散到多孔二氧化硅中,通过尺寸效应使复合材料呈现出特异的性质.TiO_2是一种弱极性介质,但当其复合到多孔SiO_2玻璃中时,则呈现了强的光学非线性;TiO_2同时又是氧传感器的良好材料,其多变的结晶结构提供了不同的应用背景.研究TiO_2 在多孔SiO_2中的结晶行为无疑会为其应用提供良好的基础.     

钠基蒙脱土在丁腈橡胶中的剥离分散及性能影响

制备、研究了超细全硫化粉末丁腈橡胶(UFPNBR)颗粒和剥离型钠基蒙脱土(Na-MMT)片层相互隔离、依附的UFPNBR/Na-MMT纳米复合粉末. 在新颖的UFPNBR/Na-MMT纳米复合粉末与丁腈橡胶(NBR)生胶混炼过程中, 借助纳米级UFPNBR颗粒与NBR生胶的良好相容性以及UFPNBR颗粒的助分散作用, 将与UFPNBR颗粒彼此隔离、依附的纳米级原生态Na-MMT良好分散在NBR基体中, 制备成硫化时间短、阻燃性能好的NBR/UFPNBR/Na-MMT三元纳米复合材料, 为实现高性能橡胶-黏土纳米复合材料的工业制备提供一种新的研究思路.     

表面引发氮氧自由基聚合反应制备聚苯乙烯/SiO2纳米复合材料

将过氧基团锚固于纳米SiO₂粒子表面, 进而通过表面原位引发苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯(PS)/SiO₂纳米复合粒子. 纳米SiO₂经亚硫酰氯(SOCl₂)处理, 再与叔丁基过氧化氢(TBHP)反应锚固形成过氧引发基团, 通过表面引发氮氧自由基聚合反应引发苯乙烯聚合, 制备了纳米氧化硅表面接枝聚苯乙烯/SiO₂ (PS-g-Silica)纳米复合材料, 利用红外光谱、透射电子显微镜、原子力显微镜、热重分析等测试方法对制备的纳米复合粒子进行了表征与分析, 结果表明表面引发氮氧自由基聚合反应可以制备良好的PS/SiO₂纳米复合材料.     

氧化石墨/聚吡咯复合材料的制备及其电化学性质

利用原位聚合制备了氧化石墨(graphite oxide, GO)/聚吡咯(polypyrrole, PPy)纳米复合材料(GPYs), 探讨了吡咯与GO的投料比对GPYs的结构以及电化学性能的影响. 利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X-射线衍射(XRD)技术对复合材料的结构进行表征; 利用循环伏安、恒电流充放电以及电化学阻抗技术测试复合材料的电化学性能. 实验结果表明, 当吡咯加入量较多时(GPYs20 (吡咯/GO = 80:20)与GPYs50 (吡咯/GO = 50:50))会导致复合材料中PPy 和GO 层的团聚, 这会降低PPy 在GPYs20与GPYs50 中的比电容贡献值. 当吡咯与GO的投料比低至20:80 时, 复合材料中具有纳米纤维状形貌的PPy 均匀分散于脱落的GO 层表面/层内, 所得到GPYs80 的导电性得以提高. PPy在GPYs80 的比电容贡献值(383 F/g)比纯PPy (201 F/g)高, 表明GO和PPy 之间存在协同效应.     

聚丙烯基体原位功能化对插层聚合制备的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料结构稳定性的影响

将MgCl₂/TiCl₄催化剂插层于有机蒙脱土(十六烷基三甲基溴化铵改性钠-蒙脱土)中, 配合三乙基铝(AlEt3)助催化剂及二苯基二甲氧基硅烷(DDS)外给电子体, 催化丙烯与5-己烯基-9-硼杂双环[3,3,1]壬烷的共聚合反应. 在实现蒙脱土纳米片层有效剥离的同时, 在聚丙烯基体上同步引入反应性硼烷基团. 在温和条件下(40℃, 3 h), 产物在四氢呋喃中进行硼烷基团的水解反应, 从而在保持蒙脱土纳米片层剥离状态下, 聚丙烯基体原位引入羟基功能基团. 与基体未功能化的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料对比, 聚丙烯基体中羟基的原位引入有效地提高了复合材料的纳米结构稳定性.     

氧化的碳化硅与铝镁合金之间的界面反应

通过FE－SEM（filed emission-scanning electron microscopy),TEM(transmission electron microscopy)和X射线衍射研究了高温氧化的SiC颗粒增强含镁铝合金基复合材料的界面反应过程。发现该界面反应首先形成纳米MgO,然后是否继续与铝液反应取决于Mg的含量以及纳米MgO层致密程度。在Mg含量不足以形成致密的纳米MgO层时,SiO2与MgO和铝液继续反应形成MgAl2O4晶体;当Mg的含量足以形成致密的纳米MgO层,则其能良好地保护内层SiC免受铝液的进一步侵蚀。表明MgO和MgAl2O4为高温热稳定界面反应产物。澄清了对于该界面反应过程的模糊认识和推测。这对于复合材料界面反应控制及界面设计具有重要价值。     

纳米炭/环氧树脂复合材料黏弹阻尼性能

碳纳米管和石墨烯作为近年来兴起的新型纳米炭材料,以其独特的一维/二维结构形态和卓越的物理性能已引起人们广泛关注.将纳米炭材料与环氧树脂进行复合制得纳米炭/环氧树脂复合材料,可以赋予材料更为优异的力学、电学、热学等综合性能.纳米炭材料的加入可以在复合材料内部引入更多的界面,造成显著的能量耗散,从而使得纳米复合材料在具有轻质高强特性的同时,兼具优异的黏弹阻尼性能,对于延长材料使用寿命、提高材料减震降噪性能等方面具有极为重要的意义.本文主要论述了纳米炭/环氧树脂复合材料的黏弹阻尼性能以及近期的相关研究进展,重点阐述碳纳米管、石墨烯及其复合材料的阻尼作用机理,介绍了纳米复合材料黏弹阻尼性能的测试方法,指出纳米炭/环氧树脂阻尼复合材料领域存在的主要问题,并对其应用前景进行了展望.     

基于碳纳米复合材料的乳液催化新技术研究进展

碳纳米材料具有大的比表面积、发达的孔结构和丰富的表面化学性质,可与各种无机纳米材料耦合/复合构筑新结构、高性能、表面物理化学性质可调的碳纳米复合材料并用于乳液催化领域.本文介绍了固体颗粒乳化机理,影响乳化体系的因素及基于固体颗粒构建的乳液催化体系的基本原理;综述了氧化物、氢氧化物、碳素材料及其碳纳米复合材料固体颗粒乳化剂的特点,及基于这些固体颗粒构筑的乳液催化新技术的研究进展;指出了目前乳液催化技术研究存在的问题,认为基于碳纳米复合材料作为固体颗粒乳化剂的乳液催化新技术,是未来催化技术的重要发展方向之一.     

高岭石/甲酰胺插层的1H 魔角旋转核磁共振谱

应用高转速的¹H 魔角旋转核磁共振技术, 区分高岭石结构中的内羟基和内表面羟基, 研究高岭石/甲酰胺插层机理. 内羟基质子的化学位移δ = -1.3~-0.9, 内表面羟基δ = 2.4~3.0. 高岭石/甲酰胺插层复合物的¹H 核磁共振谱出现3个质子峰, 内表面羟基与甲酰胺羰基形成氢键后质子峰向高场方向位移至δ = 2.3~2.7; 由于氨基质子在高岭石复三方孔洞的嵌入, 在氨基质子与内羟基质子之间产生范德华效应, 使内羟基质子峰向低场方向位移至δ = -0.3. 插层作用产生的附加质子峰为δ = 5.4~5.6, 归属于与高岭石四面体氧原子形成氢键的氨基质子.